基于PLC的恒压变频供水系统的研制

摘要

随着经济与社会的高速发展，能源越来越紧缺，而人们对供水质量和供水系统可靠性的要求也不断提高，因此采用先进的自动化控制技术来设计高节能、高可靠性的恒压供水系统成为必然趋势。 针对目前的小区供水系统中存在的电能、水资源浪费且供水质量差等问题，本文研究并设计了一种变频调速恒压供水控制器。该控制器是以三菱FX2N PLC为核心，并与变频器、压力传感器等器件结合起来，共同构成了变频恒压供水系统。该系统是以管网水压为设定参数，根据用水量的大小由PLC控制投入运行的水泵的数量及电机的转速，实现管网水压的闭环调节，即实现恒压供水。 本文首先根据供水系统的管阻特性曲线和水泵扬程特性曲线，分析了恒压供水的原理；然后根据管网和水泵的运行特性曲线，阐明了供水系统的变频调速节能原理。接着分析了变频调速恒压供水系统的构成、工作原理和控制流程。在研究了PID算法的基础上，设计了应用于变频恒压供水系统的PID控制器。最后对系统的软硬件设计进行了详细的介绍，并指出了系统所存在的问题，并给出了相关的抑制方法。 本系统是针对安阳市某住宅小区供水而设计的，经过现场调试和运行表明本课题所设计的恒压供水系统对水压的实时控制性能良好，硬件模块工作稳定、可靠，所设计的PID控制器正确有效，较好的保证了管网水压的稳定性。该系统是一种较理想的控制系统。

目录

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声明

第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2几种供水系统的比较

1.3国内外变频调速技术的发展与现状

1.4变频恒压供水系统的研究现状

1.5本课题的主要研究内容

第二章系统控制原理及方案确定

2.1供水系统的要求

2.2变频恒压供水系统的特点

2.3变频恒压控制的理论模型及数学模型

2.3.1变频恒压控制的理论模型

2.3.2变频恒压供水的近似数学模型

2.3.3 PID算法

2.3.4系统仿真分析

2.4系统控制方案的设计与选择

2.5系统运行方式的分析

2.5.1系统控制过程分析

2.5.2水泵切换条件分析

第三章系统的硬件选择

3.1水泵的选择

3.2变频器的选择

3.2.1变频器选择条件

3.2.2 P2系列变频器的参数特点

3.2.3变频器装配线路

3.3压力变送器的选择

3.4 PLC的选择

3.4.1 三菱FX2N系列PLC的功能特点

3.4.2 FX2N系列PLC的元器件

3.4.3 选定三菱FX2N-40MR系列PLC

3.5硬件连接图

第四章软件设计及调试运行

4.1 I／0分配

4.2调试运行分析

4.2.1程序流程图

4.2.2程序流程分析

4.3小区实际运行

第五章结论与展望

参考文献

致谢

附 录

攻读硕士学位期间的研究成果